流动冲击角对流体绕流管束换热的影响

运用计算流体动力学软件FLUENT,对流动冲击角分别为45°、60°、75°和90°,流体绕流6排87根错排管束下的换热进行三维数值模拟.管束的纵向和横向管间距分别为9.5 mm和11 mm.考查管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降,并与茹卡乌斯卡斯的实验关联式进行对比.当雷诺数为5 000~20 000时,给出4种流动冲击角下管束换热努赛尔数的拟合公式,并对管周向局部换热特点进行细观分析.结果表明:湍流边界层在周向夹角为大约105°时从管壁面分离,此时换热最差;流动冲击角越大,管束的平均换热努赛尔数和模型进出口压降越大;流动冲击角为45°时综合换热性能较好.     

扁管管束壳程传热性能实验研究

对扁管管束的壳程传热及流阻性能进行了实验研究.结果表明,在壳程传热面积和壳程进口体积流量相同条件下,扁管管束壳程的进出口温差效率、传热系数略高于圆管管束,其压降降低了26%～42%,传热与流阻综合性能指标提高了21%～34%.     

纵向流混合管束换热器试验研究

对三种纵向流管壳式换热器进行了试验研究, 结果表明变截面管管束的传热系数比光滑管管束高1.3～2倍, 但压降也大出0.6～1倍, 而采用混合管束既可获得高的传热系数, 也可使压降不至过大.通过改变变截面管与光滑管不同数量比例和布置方式, 使之满足对强化传热和限定压降的各种要求.     

非对称翅片管换热器的实验及流场分析

提出设计一种新型非对称翅片管式换热器,通过对非对称式翅片管不同工况进行实验,研究其传热过程和传热效果.通过对传热系数的计算,比较其与环状翅片管管束和光管管束的传热性能.并且利用ANSYS对三种换热器进行数值模拟,分析其流场.结果表明:非对称翅片管对流体的扰动要强于环状翅片管和光管,在相同参数条件下,非对称翅片管换热器的换热效果优于环状翅片管和光管式换热器.     

纵向流混合管束换热器试验研究

对三种纵向流管壳式换热器进行了试验研究, 结果表明变截面管管束的传热系数比光滑管管束高１．３～２ 倍, 但压降也大出０．６～１ 倍, 而采用混合管束既可获得高的传热系数, 也可使压降不至过大．通过改变变截面管与光滑管不同数量比例和布置方式, 使之满足对强化传热和限定压降的各种要求．     

加翅管束防磨性能的数值研究

本文运用计算机辅助数值试验CAT方法,采用多相流动理论和材料力学理论相结合的思想,对加翅管束的防磨性能及影响因素这行了数值研究。数值计算用SIMPLE算法求解绕流加翅管的湍流气相场,应用脉动频谱随机颗粒轨道模型计算颗粒冲击翅管的运动轨迹,并讨论了不同工况下颗粒对单翅管、单翅错列管束的碰撞频率、局部磨损量及磨损量随管子位置的变化情况,得出许多具有工程价值的结果。     

液态铅铋合金在绕丝燃料棒组件中的水力特性数值模拟

为掌握液态铅铋合金在燃料棒组件中的流动特性,文中研究基于CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟,预测了层流及湍流工况下液态铅铋合金在绕丝燃料棒组件不同子通道内的速度分布以及压降变化.数值结果表明：从第二段螺距开始,速度与压降基本随螺距呈现周期性变化.此外,层流和湍流两种工况下,边子通道的平均速度均大于角子通道和中心子通道,但不同子通道间的压降变化趋势差异不大.为验证研究结果的可靠性,将模拟所得的压降结果分别与Engel关联式、Cheng关联式以及Novendstern关联式的预测结果进行对比,计算结果表明,层流状态下压降模拟值与Novendstern关联式计算结果更为接近;湍流状态下压降模拟值与Cheng关联式和Novendstern关联式的计算结果符合度较高.     

多段翼型结冰数值模拟研究

文章采用计算流体力学方法对多段翼型进行了结冰数值模拟研究。应用多块网格技术生成多段翼型网格。引入水滴流场的概念,通过求解空气-水滴两相流场的欧拉方法,获得翼型表面水滴收集特性。流场采用有限体积法及LU-SGS隐式时间推进数值求解,运用流场分区求解算法,完成了多段翼型绕流流场及水滴流场的数值求解。建立了冰层的法向增长模型,对冰形进行了预测。     

基于ANSYS优化技术的非对称管板的分析与设计

非对称管壳式蒸发器是低温余热发电的核心设备,在近年来应用越来越广泛.非对称管板即管板的管束布置呈非对称状,而管束的特殊分布使得管板的应力情况复杂,目前没有非对称管板板厚的具体计算公式,只能借助数值求解的方法来计算.从安全生产的角度出发,为了在满足结构强度的要求下达到成本最小的目的,利用ANSYA有限元软件对构件进行了应力分析,通过ANSYS优化技术,选取管板厚度为设计变量,蒸发器质量为目标函数,对管板参数进行优化,最终得出了合理的结果.     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

扁管管内传热性能实验研究

对扁管的管内传热和流阻性能进行了实验研究。结果表明：在管程进口体积流量相同条件下，扁管管内进出口温差、传热系数和雷诺数均高于圆管，虽其压降也高于圆管，但其传热与流阻综合性能指标显著高于圆管。说明扁管是一种高效强化传热元件。     

火电厂双管式烟囱内筒的流动特性

采用计算流体力学的方法,分析常规烟囱内筒的流动特征,包括流动角区的分布、流动压降的分布,以及横截面积和侧面积对流动阻力的影响.针对半圆形内筒压降较大的问题,提出一种优弧弓形内筒,可有效结合圆形内筒和半圆形内筒的优点,具有结构紧凑、横截面积小且流动压降低的特点.研究表明,当内筒横截面积相同时,优弧弓形内筒的压降小于半圆形...     

多孔泡沫金属换热器内流体的流动和传热分析

对管间填充多孔泡沫金属的方形管壳式换热器内流体沿管间轴向强制层流的流动和恒热流密度的传热进行了理论研究。结果表明,流体的径向速度分布呈现类似于光管内湍流时近壁处薄层内变化率大,其余大部分区域平坦的特征;流体和泡沫的径向温度分布较为平坦;流体的压力降随泡沫孔数（ppi）增大的增长明显大于时流换热的Nu数随ppi数增大的增长;泡沫的孔隙率越小,流体的压力降越大,对流换热的Nu数也越大。     

内置折边扭带圆管内三维流动与传热数值模拟

为研究烟气在内置扭带管内流动和强化传热特性,以螺旋扭带管和折边扭带管为研究对象建立烟气流动与传热三维数值模型,模型中对近壁面采用增强壁面函数法,并考虑低雷诺数和旋转流对湍流黏度的影响。与圆管相比Re=2300～5000内螺旋扭带管Nu提高21%～24％;折边扭带管Nu提高25%～32％。折边扭带管流动阻力ΔP为12～57Pa,比螺旋扭带管ΔP增加10%～18％。折边扭带管传热和流动性能比φ为120%～126％。内置折边扭带管强化传热的原因是具有沿流向以折边长度为周期的增速和减速。     

内燃机换气系统弯曲圆形管道流场的三维数值模拟研究

建立了内燃机换气系统普遍使用的弯曲圆形管道气体流场计算的三维模型及有关边界条件。利用本模型编制了计算程序,对内燃机气道弯曲圆形道的流场进行了模拟计算,同时分析了各结构参数对流场的影响。     

轿车扁平化液力变矩器设计及内流场分析

基于三维流动理论及计算流体动力学(CFD)对轿车扁平化液力变矩器设计及内部流场的流动状况进行研究,其研究成果对循环圆的设计和叶片设计提供了新思路和方法,通过扁平化液力变矩器流场的研究和分析,为变矩器的进一步优化提供了理论依据,其流场的CFD计算方法也为不同扁平率的液力变矩器计算提供了借鉴和方法.     

纵向涡发生器对圆形翅片管换热强化的影响

利用CFD计算软件FLUENT对带有纵向涡发生器的圆形翅片管的流体流动和传热过程进行数值模拟,并与普通圆形翅片管加以对比。结果表明,带有纵向涡发生器的翅片管换热效果明显优于普通翅片管。应用场协同原理解释认为,纵向涡发生器使流体速度和温度梯度之间夹角减小,改善了速度场和温度场的协同性,从而增强了换热效果。     

垂直粘结矩形斜管沉淀技术的研究

提出了一种新颖的垂直粘结矩形斜管，其斜管具体有平整的顶面和底面。试验研究表明，它还具有良好的沉淀性能、较大的经济效益和斜管全长均起着固液分离作用－－－起端不存在“由紊流变层流”的过渡段。     

Numerical study on convective heat transfer of supercritical CO2 in vertically upward and downward tubes

The experimental measurement of supercritical pressure carbon dioxide(sCO_2) heat transfer in vertical downward flow was performed in a circular tube with inner diameter of 10 mm. Then, a three-dimensional numerical investigation of sCO_2 heat transfer in upward and downward flows was performed in a vertical heated circular tube. The influence of heat flux, mass flux,and operating pressure on heat transfer under different flow directions were discussed. According to the "pseudo-phase transition" viewpoint to supercritical fluids, the analogy to the subcritical inverted-annular film boiling model, the physical model to sCO_2 heat transfer was established, where fluid region at the cross-section of circular tube was divided into gas-like region covering heated wall and core liquid-like phase region. Then, the thermal resistance mechanism which comprehensively reflected the effect of multiple factors including the thickness of the gas-like film or liquid-like region, fluid properties and turbulence on heat diffusion was proposed. Surprisingly, thermal resistance variation in upward flow is well identical with that of wall temperature and heat transfer deterioration is predicted successfully. In addition, compared with thermal resistance in the core liquid-like region, gas-like film formation is determined to be the primary factor affecting heat transfer behavior. Results also show that total thermal resistance in upward flow is always larger than that in downward flow. The investigation can provide valuable guide to design and optimize sCO_2 heaters.     

Dynamic rupture and crushing of an extruded tube using artificial neural network(ANN) approximation method

A numerical study of the crushing of thin-walled circular aluminum tubes has been carried out to investigate the crashworthiness behaviors under axial impact loading. These kinds of tubes are usually used in automobile and train structures to absorb the impact energy. Previous researches show that thin-walled circular tube has the highest energy absorption under axial impact amongst different structures. In this work, the crushing between two rigid flat plates and the tube rupture by 4 and 6 blades cutting tools is modeled with the help of ductile failure criterion using the numerical method. The tube material is aluminum EN AW-7108 T6 and its length and diameter are 300 mm and 50 mm, respectively. Using the artificial neural network(ANN), the most important surfaces of energy absorption parameters, including the maximum displacement of the striker, the maximum axial force, the specific energy absorption and the crushing force efficiency in terms of impact velocity and tube thickness are obtained and compared to each other. The analyses show that the tube rupture by the 6 blades cutting tool has more energy absorption in comparison with others. Furthermore, the results demonstrate that tube cutting with the help of multi-blades cutting tools is more stable, controllable and predictable than tube folding.